Invecchiamento e il suo impatto sulle cellule staminali del sangue
Esaminando come l'età influisce sulla produzione e sulla salute delle cellule del sangue.
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Man mano che le persone invecchiano, il loro corpo subisce molti cambiamenti. Un'area che ne risente è il sistema sanguigno. Le cellule del sangue provengono da un tipo speciale di cellula chiamata cellule staminali. Queste cellule staminali perdono un po' della loro capacità di produrre nuove cellule del sangue con l'età, il che può influenzare la salute.
Che Cosa Sono le Cellule Staminali Sanguigne?
Le cellule staminali sanguigne sono cellule speciali che possono produrre vari tipi di cellule del sangue, comprese le cellule rosse, le cellule bianche e le piastrine. Hanno due abilità importanti: l'auto-rinnovamento, che significa che possono fare copie di se stesse, e la multipotenzialità, che significa che possono diventare diversi tipi di cellule. Nei più giovani, queste cellule staminali funzionano bene, ma questo può cambiare con l'età.
Cambiamenti nella Produzione di Sangue con l'Età
La ricerca ha dimostrato che le persone più anziane spesso hanno meno Cellule staminali del sangue in grado di produrre nuove cellule del sangue. Questo significa che potrebbero non rispondere bene alle infezioni e i vaccini potrebbero non funzionare altrettanto efficacemente per loro. Il corpo potrebbe anche vedere un aumento di alcuni tipi di cellule bianche chiamate Cellule Mieloidi. Questo cambiamento può portare a problemi di salute.
Come Influisce l'Invecchiamento sulle Cellule Staminali?
Quando gli scienziati trapiantano cellule staminali del sangue vecchie in topi giovani, vedono che queste cellule vecchie tendono a produrre più cellule mieloidi. Questo suggerisce che qualcosa riguardo alle cellule staminali vecchie sta causando questo cambiamento, probabilmente a causa di come queste cellule si comportano da sole.
Prove Contraddittorie
Tuttavia, alcuni studi mostrano che anche le cellule staminali vecchie possono ancora produrre cellule linfocitarie, che sono un altro tipo di cellule bianche. Questo crea un dibattito su se i cambiamenti osservati negli anziani derivino da tipi specifici di cellule staminali o da altri fattori.
Osservare le Cellule Staminali Sanguigne
Gli scienziati hanno studiato le cellule staminali del sangue sia di topi giovani che di topi anziani per capire cosa succede con l'età. Hanno trovato che, mentre il numero di alcune cellule staminali aumentava nei topi giovani, non era così per i topi anziani. Allo stesso tempo, ci sono stati risultati contrastanti sulle cellule mieloidi, che rimangono nei più anziani.
Midollo osseo e il Sangue
Analizzare ilPer capire meglio, i ricercatori hanno esaminato sia il sangue che il midollo osseo, dove vivono le cellule staminali. Hanno trovato differenze nel modo in cui i topi giovani e anziani producono cellule del sangue. Con l'invecchiamento dei topi, c'è un aumento evidente delle cellule mieloidi, mentre alcuni tipi di cellule progenitrici non mostrano aumenti simili come previsto.
Osservazioni a Lungo Termine sulle Cellule Staminali
Studi a lungo termine mostrano che le cellule staminali del sangue dei topi giovani tendono a mantenere una produzione più equilibrata di cellule del sangue rispetto a quelle dei topi più anziani. Nonostante le aspettative che le cellule staminali più vecchie producessero più cellule mieloidi, i dati mostrano che non lo fanno. Questo solleva interrogativi su come vengono prodotte le cellule del sangue con l'invecchiamento.
Il Ruolo di Diverse Cellule Staminali
Si è scoperto che ci sono diverse popolazioni di cellule staminali: a lungo termine e a breve termine. Le cellule staminali a lungo termine continuano a esistere nel corpo per molto tempo, mentre quelle a breve termine perdono la loro capacità di crescere rapidamente. Studi che confrontano queste popolazioni rivelano che si comportano in modo diverso, in particolare con l'età.
Espressione Genica nelle Cellule Staminali
I geni attivi in queste cellule staminali differiscono anche con l'età. Le cellule staminali più vecchie non mostrano gli stessi schemi di geni legati alle cellule mieloidi delle cellule staminali più giovani. Questo suggerisce che guardare solo all'espressione genica potrebbe non dare l'intero quadro di cosa sta succedendo alle cellule staminali mentre le persone invecchiano.
Usare Insieme Cellule Staminali Giovani e Vecchie
Per capire meglio le differenze tra cellule staminali giovani e vecchie, gli scienziati hanno condotto esperimenti in cui hanno combinato cellule staminali vecchie e giovani. I risultati hanno mostrato esiti interessanti, ma hanno indicato che anche le condizioni dell'ambiente influenzano il comportamento di queste cellule.
L'Importanza dell'Ambiente
L'ambiente in cui vivono le cellule staminali, incluso il midollo osseo e altre aree, può anche cambiare con l'età. Questi cambiamenti potrebbero influenzare come vengono prodotte le cellule del sangue. Nei topi più anziani, l'ambiente sembra portare a un bias verso le cellule mieloidi, complicando ulteriormente il quadro dell'invecchiamento.
Osservare le Cellule Linfocitarie
La capacità di produrre cellule linfocitarie diminuisce anche con l'età, in particolare in organi come il timo e la milza, che sono cruciali per lo sviluppo delle cellule immunitarie. Questa mancanza di produzione può portare a meno cellule linfocitarie nel sangue delle persone più anziane, contribuendo a un Sistema Immunitario indebolito.
Invecchiamento e Funzione Immunitaria
La diminuita capacità di produrre cellule linfocitarie in età avanzata può spiegare perché la risposta immunitaria è più debole, portando a un rischio maggiore di infezioni e malattie. La capacità del corpo di combattere le malattie è intrinsecamente legata a questi cambiamenti nella produzione di cellule del sangue.
Ripristinare l'Equilibrio delle Cellule Staminali
Gli esperimenti mostrano che se il rapporto tra cellule staminali a lungo termine e a breve termine può essere alterato, potrebbe spostare la produzione di sangue verso un equilibrio più favorevole tra cellule mieloidi e linfocitarie. Questo potrebbe aiutare a ripristinare alcune delle funzioni immunitarie perse con l'età.
Affrontare l'Invecchiamento nei Trattamenti Medici
Capire come l'invecchiamento influisce sulla produzione di cellule del sangue potrebbe portare a migliori trattamenti per le persone più anziane. Concentrandosi sulle popolazioni di cellule staminali e sulle loro interazioni con il corpo, potrebbe essere possibile migliorare il recupero da infezioni o migliorare le risposte ai vaccini.
Il Futuro della Ricerca sulle Cellule Staminali
Quest'area di ricerca ha delle potenzialità per sviluppare strategie per trattare i problemi di salute legati all'età. Man mano che gli scienziati continuano a svelare le complessità del comportamento delle cellule staminali, potrebbero emergere nuove terapie in grado di supportare il sistema immunitario negli adulti più anziani.
Conclusione
I cambiamenti legati all'età nelle cellule del sangue sono significativi e possono influenzare la salute generale. Studiando le cellule staminali del sangue e il loro ambiente, i ricercatori sperano di trovare modi per aiutare le persone più anziane a mantenere un sistema immunitario forte e migliorare i loro risultati di salute. La strada da percorrere coinvolge la comprensione dell'interazione tra i diversi tipi di cellule staminali e come possono essere manipolate per una migliore salute mentre invecchiamo.
Titolo: Alteration of long and short-term hematopoietic stem cell ratio causes myeloid-biased hematopoiesis
Estratto: Myeloid-biased hematopoiesis is a well-known age-related alteration. Several possibilities, including myeloid-biased hematopoietic stem cell (HSC) clones, may explain this. However, the precise mechanisms remain controversial. Utilizing the Hoxb5 reporter system to prospectively isolate long-term HSCs (LT-HSCs) and short-term HSCs (ST-HSCs), we found that young and aged LT-HSCs co-transplanted into the same recipients demonstrated nearly equivalent myeloid lineage output, contrary to the theory of myeloid-biased HSC clones. Transcriptomics indicated no significant myeloid gene enrichment in aged LT-HSCs compared to their young counterparts. Instead, transplanting reconstituted young HSCs with the ratio of LT/ST-HSCs seen in aged mice can significantly skew the lineage output to myeloid cells. In addition, while the niche environment in the bone marrow minimally affects myeloid-biased hematopoiesis, aged thymi and spleens substantially hinder lymphoid hematopoiesis, resulting in further myeloid-domination. Thus, we demonstrate that myeloid-biased hematopoiesis in aged organisms originates due to alteration of the ratio between LT-HSCs and ST-HSCs rather than in heterogeneous HSC clones with various cell fates.
Autori: Masanori Miyanishi, K. Nishi, T. Sakamaki, A. Nagasaka, K. S. Kao, K. Sadaoka, M. Asano, N. Yamamoto, A. Takaori-Kondo
Ultimo aggiornamento: 2024-08-13 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576239
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576239.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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